Dạy học các tri thức hình học không gian theo quan điểm tích hợp. Trường hợp bài toán khúc xạ - phản xạ trong không gian (Luận văn Thạc sĩ Khoa học giáo dục)

Bộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC sư PHẠM THÀNH PHƠ HỒ CHÍ MINH Phạm Tiến Đạt DẠY HỌC CÁC TRI THÚC HÌNH HỌC KHƠNG GIAN THEO QUAN ĐIỀM TÍCH HỢP TRƯỜNG HỢP BÀI TỐN KHÚC XẠ - PHẢN XẠ TRONG KHƠNG GIAN Chun ngành : Lí luận phương pháp dạy học mơn Tốn Mã số : 8140111 LUẬN VÃN THẠC sĩ KHOA HỌC GIÁO DỤC • • • • NGƯỜI HƯỚNG DẢN KHOA HỌC: TS TẢNG MINH DŨNG Thành phố Hồ Chí Minh - 2021 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn cơng trình nghiên cứu khoa học Tất trích dẫn luận văn xác trung thục LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến TS Tăng Minh Dũng, người nhiệt tình hướng dẫn giúp đỡ tơi hồn thành luận văn Tơi xin trân trọng cảm ơn tất Thầy Cô mơn nhiệt tình giảng dạy, truyền thụ cho kiến thức thú vị Didactic tốn, cung cấp cho tơi cơng cụ hiệu đế thực việc nghiên cứu Tôi xin chân thành cảm ơn: - Ban Giám hiệu Thầy Cô, đồng nghiệp Trường THCS Hoa Lư tạo điều kiện thuận lợi động viên, giúp đõ’ đề tơi hồn thành tốt khóa học - Ban lãnh đạo chun viên Phịng Sau Đại học Trường ĐHSP TP.HCM tạo điều kiện thuận lợi cho chúng tơi suốt khóa học - Ban Giám hiệu Thầy Cơ tổ Tốn Trường Trung học thực hành Đại học Sư phạm TP Hồ Chí Minh, trường THPT Nguyễn Hữu Thọ tạo điều kiện giúp đờ tiến hành thực nghiệm Lời cảm ơn chân thành xin gửi đến tất bạn khóa 28, người tơi chia sẻ buồn vui khó khăn suốt khóa học Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến người thân yêu gia đình ln động viên nâng đỡ tơi mặt MỤC LỤC Trang phụ bia Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục Danh mục chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẰU Chương KHÚC XẠ - PHẢN XẠ: MÓI LIÊN HỆ VỚI TOÁN HỌC VÀ ỨNG DỤNG THỤC TIỄN 13 1.1 Các tri thức vật lí khúc xạ - phản xạ 13 1.1.1 Phản xạ 13 1.1.2 Khúc xạ 15 1.1.3 Góc giới hạn phản xạ toàn phần 17 1.1.4 Khúc xạ lăng kính .18 1.2 ứng dụng tượng khúc xạ - phản xạ lăng kính 20 1.2.1 Lật ảnh xoay ảnh 20 1.2.2 Một số loại lăng kính thường dùng 21 1.3 Định nghĩa khái niệm vật lí SGK Vật lí 23 1.3.1 SGK Vật lí 23 1.3.2 SGK Vật lí 24 1.3.3 SGK Vật lí 11 25 1.4 Mơ hình hóa tốn học khái niệm vật lí 26 Kết luận chương 28 Chương MỘT TÌNH HUỐNG DẠY HỌC GIẢ LẬP 30 2.1 Mục đích thực nghiệm 30 2.2 Đối tượng hình thức thực nghiệm 30 2.3 Giới thiệu tình 30 2.4 Phân tích tiên nghiệm tình 42 2.4.1 Dựa sơ đồ giả lập 42 2.4.2 Yếu tố cơng nghệ tốn 43 2.4.3 Lời giải cho tốn phân tích pha 47 2.5 Phân tích hậu nghiệm 54 2.5.1 Bối cảnh thực nghiệm 54 2.5.2 Phân tích hành vi học sinh 55 Kết luận chương 76 KÉT LUẬN 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 PHU LUC DANH MỤC CẤC CHỮ VIẾT TÂT HS : Học sinh GV : Giáo viên SGK Sách Giáo Khoa SGV Sách Giáo Viên DANH MỤC CÁC BÁNG • Bang 1.1 Các khái niệm SGK Vật li 24 Bang 1.2 Mơ hình tốn học cua hệ thống klnìc xạ - phan xạ ứng với tri thức hình học không gian 2# DANH MỤC CẤC HÌNH VÈ ĐÕ THỊ Hình 1.1 (Hình 26.9 Vật lí 11 trang 167) Hình 1.2 Sơ đồ phân loại cách nghiên círu hệthống Hình 1.3 Sơ đồ trinh xây dựng mõ hình giã lập 10 Hình 1.1 Phân loọi vật liệu 14 Hình 1.2 Sự phan xạ mặt phảng 15 Hình 1.3 Phan xạ khúc xạ tụi mật phân cách 15 Hình 1.4 Định luật Snell 16 Hình 1.5 Góc giới hạn phân xạ toản phần 17 Hình 1.6 Cấu tạo lảng kinh 18 Hình 1.7 Góc lệch cùa làng kinh 19 Hình 1.8 Mối liên hệ cùa góc lệch lãng kinh 19 Hình 1.9 Sự lột anh 20 I linh 1.10 Lật ành theo trục 21 Hình 1.11 Ánh lạo bới lăng kinh goc vng 22 Hình 1.12 Ảnh tạo bới lăng kinh Porro 22 Hình 1.13 Ánh tạo boi lăng kinh Dove 23 Hình 1.14 Hiện lượng khúc xạ ảnh sảng 24 Hình 2.1 ứng dụng cua lãng kinh .33 Hình 2.2 Sơ đồ pha 43 MỞ ĐÀU Đật vấn đẻ 1.1 I.í chọn dề tài 1.1.1 Ghi nhận từ chương trình tốn sau năm 2018 Chương trinh giáo dục phơ thơng Tốn dã có thay dổi dáng kế sau nám 2018 Với mong muốn xây dựng chương trình nhảm hình thânlì phác triẽn nâng lực cho học sinh, tạo điều kiện vả hội cho học sinh trái nghiệm áp dụng toán học vào thực tiền, xu hướng dạy học dề đẽ dáp ứng nhu cẩu Trong Chumg trinh giáo due phơ thịng mơn Tốn (2018) phần “Quan điểm xây dựng chương trinh", mục số da ghi rỏ: Chương trinh mơn Tốn thực tích hợp nội mòn xoay quanh ba mạch kiên thức; số Dại sỗ Một số yểu tố giãi lích Hình học vã Đo lường: Thống kỗ Xảc suẩt; thực lích hợp liên mồn thịng qua nơi dung, chu đẽ lien quan kiến thức toán học khai thác, MI dụng trơng học khác Vãt lí, Hoa học Sinh học 1>|3 li, Tin học Cõng nghệ, Lịch sư Nghe thuật ; thực tích hợp nội mủn vả liên môn thông qua hoựt động thực hành vã trái nghiêm giáo dục toán học (2018 trang 5) Theo tư dièn Giáo dục học Mở file BT3.2 Nx KhucXa ggh (x = Ĩ3) > Tạo nút vẽ tia khúc xạ va dặt tên la KhucXa VỚI liệu nhu sau: Đỗi tượng nhập váo Điổm A Dõi tượng xuât Điềm (3) Điểm B Mặt phăng Số (n 1) Sổ(n2) • Điếm A diêm gốc (diem xuất phát cua tia tới) • Điểm B điếm tia tới • Mật phảng mặt phàn cách • Số (n I) chiêt st mơi tnrờng chứa tia tới • SỐ (n2) lả chiết suất mơi (nrờng chứa tia khúc xụ • Điếm (3) diêm nam tia khúc X9 > Liru nút mớ file KiemTra.ggb đề chạy ihư PL 34 PHIẾU THỤC NGHIỆM số 3.3 TẠO NÚT VẼ TIA LÓ > Mỡ file BT3.3 Nx TiaLo ggb (X = Ĩ3) > Kết họp nút vừa tạo thành nut TiaLo VỚI liệu nhu sau: Đối tượng nhập váo Diẻm A Đối tượng xuât Điềm B Diêm c Điềm D Mặt phăng Tia tới Số (n 1) Tia ló (tia phan xạ tia khúc Xậ) Số (n2) • Đicni /X diêm gốc (dicm xuất phát cua tia tới) • Điểm B điểm trẽn tia (ỚI • Mãt phàng mặt phàn cách • Sơ (n 1) chiết suất mói tnrờng chứa tia tới • SỐ (n2) lâ chiêt suất mơi trưởng chứa lia khúc xụ • Điềm c điềm tới Đièm D dicm nằm trén tia ló • I la tới tia Điểm A vá Điểm B Tia ló lã tia nối Diêm c vả Diêm D *• Lưu nút mờ flic KicmTra.ggh dê chạy thứ PL 35 TRÌNH CHIÊU TRÊN HỌC SINH Tình L Lảng kinh? r Nếu muốn lật ảnh hình thi phải chọn lãng kính đặt lãng kính nào? PL 36 PL 37 LẰNG KÍNH —» ẢNH LẢNG KÍNH —* ẢNH ĐIỂM —* LĂNG KỈNH —► ẢNH PL 38 MẠT PHĂNG TIA TỚI —♦ MẠT PHẢNG—» TIA LĨ Xác định tia ló tia tới qua mặt phẳng PL 39 Tạo nút vẽ tia phản xạ Dói tượng nhập vào Điểm A Đối tượng xuât Điểm Đỉém Đường thắng Mờ file BT2.2_Nx_PhanXa.ggb Mờ file KiemTra.ggb đề chạy thừ nút vừa tạo PL 44) ;T2.3a Mờ file BT2.3a_Nx_BaiToanPhu.ggb Tao nút vẽ tia khúc xa Đối tượng nhập vào Điẻm A Đối tượng xuảt Điếm Điém B Đương thảng Số(nl) Số (n2) Mở file BT2.3b_Nx_KhucXa.ggb Mờ file KiemTra.ggb đế chạy thử nút vửa tạo PL4I Tổng hợp nút Đói tượng nhập vào Đối tượng xuát Điẻm A Điẻm Điẻm B Điểm Đường thảng Tia tời Số (n1) Sổ (n2) Tia ló (tia phản xạ hoắc tia khúc xa) Mờ file BT2.4_Nx_TiaLo.ggb Mở file KiemTra.ggb đề chạy thử nút vừa tạo PL 42 Tạo nút vẽ tia phản xạ Đối tượng nhập vào Điềm A Đối tượng xuầt Điềm Điém B Mặt phảng Mờ file BT3.1_Nx PhanXa.ggb Mở file KiemTra.ggb để chạy thử nút vừa tạo Tao nút vẽ tia khúc xa ■ ĐỐI tượng nhập vảo Điếm A - Dối tượng xuất Oiểm Điốm B Mật phảng Số Sỏ Mờ file BT3.2_Nx_KhucXa.ggb Mờ file KiemTra.ggb để chạy thử nút vừa tao PL 43 Tồng hợp nút Dổi tượng nhập vào Đối tượng xuát Điểm A Điểm Điểm B Điém Mặt phảng Ta tới Số Tia lổ Số Mờ file BT3.3_Nx_TiaLo.ggb Mở file KiemTra.ggb đề chạy thử nút vừa tạo Thực nghiệm lãng kính Mờ file BT3.4_Nx.ggb PL 44 TỐNG KÉT Vật lí Hình học khơng gian Giả lập PL 45 Giả lập dây chuyền sàn xuất Già lập xây dựng PL 46 Già lập quân đội Già lập giao thông PL 47 Giả lập luyện tập Giả lập y tế ... Mơ hình tốn học hệ thổng khúc xạ - phàn xạ ứng với tri thức hình học không gian Tri thức Vật Li Tia tới, tia phân xạ (khúc xạ) , pháp tuyển Dối tượng Mát phân cách Gốc tới, góc khúc xạ (phan xạ) ... CHI: Các tri thức hệ thống khúc xạ - phân xạ thê che dạy học Vật li cân mơ hình hỏa tri thức thê che dạy học hình học khịng gian? CH2 Tình cần xây dưng dựa trẽn ứng dụng cua tượng khúc xạ phàn xạ. .. dụy học tích hợp Tốn Lí gán liền với thưc tiễn? Tù nhũng ghi nliận trùn, chung định chọn đe tải ? ?Dạy học tri thức hình học khơng gian theo quan diem tích họp Trường hợp toán khúc xạ * phan xạ